freecplus是一个Linux系统下的C/C++开源框架,源代码请前往C语言技术网(www.freecplus.net)下载。
本文介绍的是freecplus框架的TCP/IP协议网络通信的函数和类。
函数和类的声明文件是freecplus/_freecplus.h。
函数和类的定义文件是freecplus/_freecplus.cpp。
示例程序位于freecplus/demo目录中。
编译规则文件是freecplus/demo/makefile。
freecplus框架对socket通信封装如下:
CTcpClient类:socket通信的客户端类。
CTcpServer类:socket通信的服务端类。
TcpRead函数:接收socket的对端发送过来的数据。
TcpWrite函数:向socket的对端发送数据。
Readn函数:从已经准备好的socket中读取数据。
Writen函数:向已经准备好的socket中写入数据。
在阅读本文章之前,您必须熟悉TCP/IP协议和socket通信,本文是介绍的是freecplus框架中网络通信的类和函数的用法,不会介绍网络通信的基础知识。
freecplus框架的socket通信报文格式如下:
报文长度+报文内容
报文长度为4字节的整数,表示的是报文内容的长度,而不是整个TCP报文的长度,整个TCP报文的长度是报文内容的长度+4。
报文长度是4字节的整数,即int,是以二进制流的方式写入socket,不是ascii码。
采用CTcpClient类、CTcpServer类、TcpRead函数和TcpWrite函数进行socket通信,可以避免TCP报文粘包的问题。
socket通信的客户端封装在CTcpClient类中。
类的声明:
// socket通信的客户端类 class CTcpClient { public: int m_sockfd; // 客户端的socket. char m_ip[21]; // 服务端的ip地址。 int m_port; // 与服务端通信的端口。 bool m_btimeout; // 调用Read和Write方法时,失败的原因是否是超时:true-超时,false-未超时。 int m_buflen; // 调用Read方法后,接收到的报文的大小,单位:字节。 CTcpClient(); // 构造函数。 // 向服务端发起连接请求。 // ip:服务端的ip地址。 // port:服务端监听的端口。 // 返回值:true-成功;false-失败。 bool ConnectToServer(const char *ip,const int port); // 接收服务端发送过来的数据。 // buffer:接收数据缓冲区的地址,数据的长度存放在m_buflen成员变量中。 // itimeout:等待数据的超时时间,单位:秒,缺省值是0-无限等待。 // 返回值:true-成功;false-失败,失败有两种情况:1)等待超时,成员变量m_btimeout的值被设置为true;2)socket连接已不可用。 bool Read(char *buffer,const int itimeout=0); // 向服务端发送数据。 // buffer:待发送数据缓冲区的地址。 // ibuflen:待发送数据的大小,单位:字节,缺省值为0,如果发送的是ascii字符串,ibuflen取0,如果是二进制流数据,ibuflen为二进制数据块的大小。 // 返回值:true-成功;false-失败,如果失败,表示socket连接已不可用。 bool Write(const char *buffer,const int ibuflen=0); // 断开与服务端的连接 void Close(); ~CTcpClient(); // 析构函数自动关闭socket,释放资源。 };
socket通信的服务端封装在CTcpServer类中。
类的声明:
// socket通信的服务端类 class CTcpServer { private: int m_socklen; // 结构体struct sockaddr_in的大小。 struct sockaddr_in m_clientaddr; // 客户端的地址信息。 struct sockaddr_in m_servaddr; // 服务端的地址信息。 public: int m_listenfd; // 服务端用于监听的socket。 int m_connfd; // 客户端连接上来的socket。 bool m_btimeout; // 调用Read和Write方法时,失败的原因是否是超时:true-超时,false-未超时。 int m_buflen; // 调用Read方法后,接收到的报文的大小,单位:字节。 CTcpServer(); // 构造函数。 // 服务端初始化。 // port:指定服务端用于监听的端口。 // 返回值:true-成功;false-失败,一般情况下,只要port设置正确,没有被占用,初始化都会成功。 bool InitServer(const unsigned int port); // 阻塞等待客户端的连接请求。 // 返回值:true-有新的客户端已连接上来,false-失败,Accept被中断,如果Accept失败,可以重新Accept。 bool Accept(); // 获取客户端的ip地址。 // 返回值:客户端的ip地址,如"192.168.1.100"。 char *GetIP(); // 接收客户端发送过来的数据。 // buffer:接收数据缓冲区的地址,数据的长度存放在m_buflen成员变量中。 // itimeout:等待数据的超时时间,单位:秒,缺省值是0-无限等待。 // 返回值:true-成功;false-失败,失败有两种情况:1)等待超时,成员变量m_btimeout的值被设置为true;2)socket连接已不可用。 bool Read(char *buffer,const int itimeout=0); // 向客户端发送数据。 // buffer:待发送数据缓冲区的地址。 // ibuflen:待发送数据的大小,单位:字节,缺省值为0,如果发送的是ascii字符串,ibuflen取0,如果是二进制流数据,ibuflen为二进制数据块的大小。 // 返回值:true-成功;false-失败,如果失败,表示socket连接已不可用。 bool Write(const char *buffer,const int ibuflen=0); // 关闭监听的socket,即m_listenfd,常用于多进程服务程序的子进程代码中。 void CloseListen(); // 关闭客户端的socket,即m_connfd,常用于多进程服务程序的父进程代码中。 void CloseClient(); ~CTcpServer(); // 析构函数自动关闭socket,释放资源。 };
示例(demo47.cpp)
/* * 程序名:demo47.cpp,此程序演示采用freecplus框架的CTcpClient类实现socket通信的客户端。 * 作者:C语言技术网(www.freecplus.net) 日期:20190525 */ #include "../_freecplus.h" int main(int argc,char *argv[]) { CTcpClient TcpClient; // 创建客户端的对象。 if (TcpClient.ConnectToServer("172.16.0.15",5858)==false) // 向服务端发起连接请求。 { printf("TcpClient.ConnectToServer(\"172.16.0.15\",5858) failed.\n"); return -1; } char strbuffer[1024]; // 存放数据的缓冲区。 for (int ii=0;ii<5;ii++) // 利用循环,与服务端进行5次交互。 { memset(strbuffer,0,sizeof(strbuffer)); snprintf(strbuffer,50,"这是第%d个超级女生,编号%03d。",ii+1,ii+1); printf("发送:%s\n",strbuffer); if (TcpClient.Write(strbuffer)==false) break; // 向服务端发送请求报文。 memset(strbuffer,0,sizeof(strbuffer)); if (TcpClient.Read(strbuffer,20)==false) break; // 接收服务端的回应报文。 printf("接收:%s\n",strbuffer); sleep(1); } // 程序直接退出,析构函数会释放资源。 }
示例(demo48.cpp)
/* * 程序名:demo48.cpp,此程序演示采用freecplus框架的CTcpServer类实现socket通信的服务端。 * 作者:C语言技术网(www.freecplus.net) 日期:20190525 */ #include "../_freecplus.h" int main(int argc,char *argv[]) { CTcpServer TcpServer; // 创建服务端对象。 if (TcpServer.InitServer(5858)==false) // 初始化TcpServer的通信端口。 { printf("TcpServer.InitServer(5858) failed.\n"); return -1; } if (TcpServer.Accept()==false) // 等待客户端连接。 { printf("TcpServer.Accept() failed.\n"); return -1; } printf("客户端(%s)已连接。\n",TcpServer.GetIP()); char strbuffer[1024]; // 存放数据的缓冲区。 while (true) { memset(strbuffer,0,sizeof(strbuffer)); if (TcpServer.Read(strbuffer,300)==false) break; // 接收客户端发过来的请求报文。 printf("接收:%s\n",strbuffer); strcat(strbuffer,"ok"); // 在客户端的报文后加上"ok"。 printf("发送:%s\n",strbuffer); if (TcpServer.Write(strbuffer)==false) break; // 向客户端回应报文。 } printf("客户端已断开。\n"); // 程序直接退出,析构函数会释放资源。 }
我希望您已经学过计算机网络的基础知识,在运行示例程序之前,请确保您的Linux操作系统已开通防火墙。
在demo47.cpp和demo48.cpp程序中,服务端的ip地址和通信端口是写死在程序中的,请根据您的实际情况修改它们,然后重新编译。
先启动demo48,然后启动demo47。
demo47的运行效果如下:
demo48的运行效果如下:
采用CTcpClient和CTcpServer类实现socket通信功能非常方便,但是在实际开发中,某些场景中不能只依赖这两个类,例如多程线和异步通信等场景,还必须结合以下将要介绍的几个函数一起使用。
接收socket的对端发送过来的数据。
函数的声明:
bool TcpRead(const int sockfd,char *buffer,int *ibuflen,const int itimeout=0);
参数说明:
sockfd:可用的socket连接。
buffer:接收数据缓冲区的地址。
ibuflen:本次成功接收数据的字节数。
itimeout:接收等待超时的时间,单位:秒,缺省值是0-无限等待。
返回值:true-成功;false-失败,失败有两种情况:1)等待超时;2)socket连接已不可用。
在CTcpClient和CTcpServer类的Read方法中调用了TcpRead函数。
向socket的对端发送数据。
函数的声明:
bool TcpWrite(const int sockfd,const char *buffer,const int ibuflen=0);
参数说明:
sockfd:可用的socket连接。
buffer:待发送数据缓冲区的地址。
ibuflen:待发送数据的字节数,如果发送的是ascii字符串,ibuflen取0,如果是二进制流数据,ibuflen为二进制数据块的大小。
返回值:true-成功;false-失败,如果失败,表示socket连接已不可用。
在CTcpClient和CTcpServer类的Write方法中调用了TcpRead函数。
从已经准备好的socket中读取数据。
函数的声明:
bool Readn(const int sockfd,char *buffer,const size_t n);
sockfd:已经准备好的socket连接。
buffer:接收数据缓冲区的地址。
n:本次接收数据的字节数。
返回值:成功接收到n字节的数据后返回true,socket连接不可用返回false。
注意:
1)sockfd是已经准备好的socket连接,那什么是已经准备好的socket?在这个socket上,已经或马上有n字节的数据一定会到达。
2)成功接收到n字节的数据后返回true,如果没有n字节的数据怎么办?不会,在1)中已经说明了,一定会有n字节的数据会到达。
3)如果数据大于n字节怎么办?Readn只读取n个字节的数据,其它的数据属于其它的报文。
4)socket的对端是采用Writen方法写入的数据。
在TcpRead函数中,调用了Readn函数。
向已经准备好的socket中写入数据。
函数的声明:
bool Writen(const int sockfd,const char *buffer,const size_t n);
sockfd:已经准备好的socket连接。
buffer:待发送数据缓冲区的地址。
n:待发送数据的字节数。
返回值:成功发送完n字节的数据后返回true,socket连接不可用返回false。
在TcpWrite函数中,调用了Writen函数。
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来源:C语言技术网(www.freecplus.net)
作者:码农有道
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